Калафатова Л. П., Поезд С. А. Шевченко В. А. "Способ правки абразивного инструмента." Опубликована: Современные металлорежущие системы машиностроения / Материалы 5-й Всеукраинской студенческой конференции. Выпуск 5-й. - Донецк: ДонНТУ, 2004. - 179с.; ил.

     In this work the progressive way of editing of the abrasive tool is considered. It is editing of a grinding circle by a free abrasive. During editing the special structure is applied. Structure and properties of this structure also are considered in clause.

      Одной из основных задач, стоящих перед предприятиями, является интенсификация процессов алмазно-образивной обработки с целью снижения себестоимости выпускаемой продукции и повышения ее качества.

        Разработка прогрессивного технологического процесса обработки изделий предполагает необходимость использования перспективных способов правки алмазного инструмента, обеспечивающих его высокие режущие характеристики. Многие существующие технологические процессы обработки изделий не предусматривают правку алмазного инструмента. Работа затупленными кругами сопровождается ростом силового воздействия на обрабатываемый материал, снижением качества формируемой поверхности по параметру дефектности, ухудшением эксплуатационных характеристик изделий, повышенным непроизводительным расходом алмазных кругов.

       Среди различных способов правки абразивных инструментов можно выделить правку шлифовального круга свободным абразивом: возле поверхности инструмента устанавливают притир с промежутком, не преувеличивающим размер зерен фракции шлифовального инструмента. В этот промежуток всыпают порошок свободного абразива. Притиру сообщают колебания вдоль образующей инструмента и в направлении инструмента с частотами, не кратными частоте обращения инструмента. [1] Но из-за небольшой интенсивности движения и случайного попадания частиц свободного абразива в промежуток между кругом и притиром, невозможно обеспечить высокую производительность и качество правки. Зерна абразива, которые в недостаточном количестве попадают к поверхности круга, не успевают эффективно вышлифовывать его связку и обеспечить выступание алмазных зерен.

       Для повышения эффективности процесса правки, уменьшения расхода абразивного порошка, свободный абразив целесообразно подавать в зону правки в составе абразивных суспензий.

      Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому выше есть способ правки абразивного инструмента [2], соответственно которому в промежуток между абразивным инструментом и притиром установленным под углом ? к вектору скорости круга V в точке соприкосновения, подают свободный абразив и сообщают инструменту и притиру относительные возвратно-поступательные перемещения вдоль образующей и непрерывное движение по направлению к рабочей поверхности инструмента. Свободный абразив берут размером, равным 0,6-0,9 размера зерен абразивного инструмента, и подают его в виде суспензии, которая содержит в себе глину и воду в следующем отношении компонентов, масс. %: абразив 46,0-50,0; глина 23,0-27,0; вода – остальное.

       Этот способ позволяет в некоторой мере увеличить производительность и качество правки абразивного инструмента, однако из-за высокой плотности абразивной суспензии, она есть недостаточно текучей, что отрицательно влияет на производительность и качество правки. Для повышения этих показателей в качестве жидкостной фазы берут 0,5-1,5 % водный раствор поверхностно-активных веществ (ПАВ) и суспензию принимают при следующем соотношении компонентов, масс. %: абразив - 51,0-60,0; глина - 20,0-25,0; водный раствор ПАВ – остальное. Каждая абразивная суспензия представляет собой многокомпонентную свободно-дисперсную систему, где в качестве дисперсной фазы выступает абразивный шлифовальный порошок, а в качестве дисперсионной среды – жидкостная фаза суспензии (в нашем случае это водные растворы ПАВ) и неабразивные примеси. Неабразивные примеси нужны для обеспечения стойкости системы, так как дисперсная фаза представляет собою частицы значительных геометрических размеров – от 20 до 200 мкм в зависимости от зернистости корректируемого инструмента.

       Неабразивные примеси должны обеспечить подвижность (пластическую вязкость) абразивной суспензии, которая содержит нужную для реализации эффективной правки круга количество абразивного порошка. Подвижность характеризует скорость текучести смеси и определяется предельным сопротивлением сдвига пластов суспензии один относительно другого. При недостаточной подвижности суспензии абразив будет работать в условиях недостаточного смазывания, абразивные зерна будут неравномерно распределены в рабочей зоне, которая повлияет на эффективность процесса правки. В случае чрезмерно высокой подвижности процесс правки происходит недостаточно продуктивно из-за снижения концентрации зерен абразивного порошка в зоне правки и быстрого выноса их из этой зоны. Все эти явления регулируются благодаря свойствам и удельного объема жидкостной фазы в составе суспензии.

       В качестве ПАВов могут выступать синтетические моющие средства (СМС), водные растворы которых эффективно используются как СОЖ при шлифовании неметаллических материалов.

     Определение жидкостной фазы суспензии как водного раствора ПАВ разрешает оптимизировать пластическую вязкость суспензии. Добавления к воде СМС, которое есть активным ПАВ, приводит к двукратному снижению поверхностного натяжения жидкостной фазы суспензии в сравнении с чистой водой. Существенно повышается смачивающая способность жидкостной фазы суспензии. В совокупности это повышает пластичность раствора глины. Благодаря этому частицы абразивного порошка равномерно обволакиваются глинистым раствором. Поверхностно-активная жидкость не дает им слипаться, коагулировать, за счет этого повышается однородность и достигается более равномерное распределение большей массы порошка в объеме суспензии. В свою очередь увеличение доли абразивного порошка в составе суспензии без потери ею целостности приводит к повышению производительности процесса правки – более интенсивному удалению связки круга при высоком качестве правки.

      Абразивную суспензию готовят следующим образом: ПАВ, (например, синтетическое моющее средство „сюрприз”) при тщательном перемешивании разводят питьевой водой комнатной температуры до 0,5-1,5% массовой концентрации в растворе – получают жидкостную фазу суспензии, которая составляет водный раствор СМС заданной концентрации. Глину, которая перед этим была измельчена в шариковой мельнице и не имеющая твердых включений, размер которых был бы большим, чем размер зерен абразивного порошка, смешивают с жидкостной фазой суспензии до 40,8-41,6% массовой концентрации в растворе, который отвечает 20,0-25,0% концентрации глины в составе суспензии. Оставляют для набухания сроком не менее суток. Потом к глинистому раствору при тщательном перемешивании вводится абразивный порошок 51,0-60,0% массовой концентрации.

     Размер основной фракции абразивного порошка берется равным 0,6-0,9 размера зерен абразива основной фракции алмазно-абразивного инструмента, что должно править. В качестве свободного абразива можно использовать, например, порошки электрокорунда нормального, карбида кремния и прочие абразивные материалы соответствующей зернистости, которая согласована с зернистостью корректируемого инструмента.

     Выбранные конечные границы содержимого ПАВ в составе суспензии определяются следующими факторами. Уменьшение концентрации ПАВ ниже указанной границы приводит к потере положительного эффекта действия жидкостной фазы суспензии. При выбранном количестве абразивного порошка и глины суспензия теряет стабильность, расслаивается. Увеличение концентрации ПАВ выше обозначенной границы сопровождается повышенной текучестью суспензии, недостаточной вяжущей способностью ее неабразивной фазы. Содержимое глины в составе абразивной суспензии зависит от количества абразивной фазы и необходимого уровня пластической вязкости суспензии.

     Избранные предельные границы содержимого абразивного порошка в составе суспензии определяются таким способом: количество абразива в рабочей зоне должно обеспечить оптимальные условия протекания процесса правки и зависит от концентрации его в абразивной суспензии.

      Уменьшения концентрации абразивного порошка ниже указанной границы приводит к снижению производительности процесса правки, которая сказывается на его продолжительности, необходимой для обеспечения выхода на максимально возможный уровень режущей возможности шлифовального круга обеспечиваемый данным способом. Превышения концентрации абразивного порошка против указанной верхней границы ведет к потере стойкости суспензии и к отказам в системе ее подачи к рабочей зоне.

     Превышения содержимого глины снизит подвижность суспензии. В этом случае абразив работает в условиях недостаточного смазывания, оказывается осложненным доступ суспензии, которая несет абразивный порошок в зону правки через зазор между кругом, который правится, и притиром. Зерна свободного абразива будут неравномерно распределены в зоне правки, поступления их в зону станет прерывчатым. Описываемое явление отрицательно скажется на производительности правки. Из-за неравномерности удаления связки круга, который подвергается исправлению, не будет обеспечиваться необходимая макрогеометрия профиля круга из-за образования концентрических канавок на его рабочей поверхности, то есть снизит качество правки.

     Результаты процесса правки могут быть получены при значении угла наклона притира ?=20-60 0 и скорости его подачи Vпр=5-18 мкм/с. Схема правки та же что и на рисунке 1.

      Полученные при проведении экспериментов результаты показывают, что применение способа правки свободным абразивом с использованием абразивной суспензии обеспечивает сокращение времени правки, то есть повышение производительности процесса правки на 15%. Например, при соотношении dв.а./dкр=0,8 для состава, описанного выше, время восстановления режущей возможности инструмента составляет 22,4 с, что свидетельствует о повышении режущей возможности алмазного круга на 15% при улучшении качества правки, которое определяется улучшением качества шлифованной поверхности в 1,5 раза. При этом снижение времени правки инструмента существенным образом снижает непроизводительные затраты алмазоносного пласта шлифовального круга и свободного абразива.

       Применение приведенного выше состава суспензии разрешило при незначительных затратах времени на правку и минимальную затрату алмазоносного пласта в процессе правки увеличить количество пластин, которые выпускаются между правками, на 50% при улучшении качества обрабатываемой поверхности в 1,5 раза.